Transporte e retenção de nutrientes em corpos da água tropicais receptores de efluentes de Estações de Tratamento de Esgoto

Autor(es)

Nícolas Reinaldo Finkler

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2022-05-06

Membros da banca

Davi Gasparini Fernandes Cunha; Solange Filoso; Björn Gücker; Leila Jorge Patrizzi; Teresa Cristina Tarle Pissarra

• Orientador: Davi Gasparini Fernandes Cunha

Resumo

As Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), embora tenham eliminado muitos dos problemas decorrentes da presença do esgoto em corpos receptores, podem ser ainda uma fonte relevante de nutrientes dependendo da tecnologia empregada no tratamento. Efluentes de ETEs contribuem para o aporte de nitrogênio (N) e fósforo (P) aos ecossistemas aquáticos, gerando implicações em curto e longo prazo ao funcionamento destes ambientes. O objetivo principal dessa pesquisa foi avaliar a influência dos lançamentos de ETEs sobre a capacidade autodepurativa de cursos de água tropicais receptores em relação aos macronutrientes, isto é, sua capacidade em reter formas dissolvidas de N e P. Foram estimadas as distâncias (SW e SW-net) e velocidades de retenção (Vf e Vf-net) do fósforo solúvel reativo (SRP), nitrato (NO3-N) e amônio (NH4-N) em trechos de três corpos receptores de ETEs (que empregam tecnologias de tratamento como reatores UASB, lagoas de estabilização e lodos ativados) e de dois riachos de referência (que não recebem efluentes). SW (para riachos de referência) e SW-net (para corpos receptores) representam a distância média percorrida por uma molécula de nutriente até ser removido da coluna da água (sensu espiral de nutrientes), enquanto Vf (riachos de referência) e Vf-net (corpos receptores), a eficiência com que os nutrientes são removidos, indicando a demanda biológica por diferentes formas de N e P. As métricas foram quantificadas por meio da análise do padrão longitudinal de concentrações a jusante da adição de nutrientes (a ETE no caso de corpos receptores, e uma bomba com uma solução concentrada em trechos de referência). Essas estimativas foram associadas a variáveis hidrodinâmicas, físico-químicas e a taxas de metabolismo aquático (respiração ecossistêmica, RE e produção primária bruta e líquida, PPB e PPL, respectivamente). No total, foram realizadas cinco coletas entre março de 2019 e julho de 2021. Os resultados indicaram que a distância de retenção de nutrientes em corpos receptores (média ± desvio padrão para SW-net de 4,2 ± 1,6, 5,0 ± 2,9 e 3,3 ± 1,8 km para NH4-N, NO3-N e SRP, respectivamente) foi mais longa que em riachos de referência (SW de 0,1 ± 0,07, 0,3 ± 0,2 e 0,2 ± 0,1 km para NH4-N, NO3-N e SRP, respectivamente), sugerindo maior potencial de exportação de nutrientes em trechos a jusante de ETEs. No caso das velocidades de retenção, não houve diferença significativa para o NO3-N e SRP entre corpos receptores e riachos de referência, enquanto a velocidade de retenção do NH4-N apresentou valores superiores em trechos de referência. Houve a predominância de heterotrofia (RE > PPB) em todos os corpos de água analisados, sendo que nos corpos receptores (PPL média = -11,7 ± 10,9 g O2/m².dia) foram predominantes condições heterotróficas mais estritas que nos de referência (PPL média = -6,9 ± 5,3 g O2/m².dia), indicando maior consumo de oxigênio dissolvido e matéria orgânica nos primeiros. Nos riachos de referência, a retenção foi superior que nos corpos receptores, sugerindo menor exportação de nutrientes de ambientes próximos de suas condições naturais em comparação a ambientes com algum tipo de impacto. As concentrações de NH4-N lançadas pelas ETEs estiveram relacionadas com a retenção das três formas de nutrientes ao longo das coletas em corpos receptores. Além disso, observou-se influência das condições ambientais a montante das ETEs e da vazão de lançamento da ETE em relação à vazão do corpo receptor sobre as métricas de retenção de nutrientes. Alguns mecanismos potenciais de retenção sugeridos pelos resultados indicaram que a nitrificação e adsorção podem ter sido predominantes. No entanto, tais processos não são capazes de remover permanentemente os nutrientes lançados pelas ETEs, mas apenas de convertê-los ou retê-los temporariamente, o que ainda mantém a possibilidade de exportação de N e P para ecossistemas a jusante. Assim como em outros estudos, os corpos receptores não mostraram ser sumidouros efetivos, mas sim transformadores de nutrientes. Espera-se que os resultados gerados neste estudo possam subsidiar, por exemplo, a definição de critérios de outorga de lançamento de efluentes e eventuais adequações tecnológicas em ETEs para maximizar a capacidade autodepurativa dos corpos receptores. (AU)

• Processo FAPESP: 18/13171-1 - Efeitos de fontes pontuais de poluição sobre a retenção de nutrientes em riachos tropicais: manipulação experimental da razão estequiométrica de nitrogênio e fósforo
• Beneficiário: Nícolas Reinaldo Finkler
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado